模块化

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模块化

伴随着移动互联的大潮，当今越来越多的网站已经从网页模式进化到了 Webapp 模式。它们运行在现代的高级浏览器里，使用 HTML5、 CSS3、 ES6 等更新的技术来开发丰富的功能，网页已经不仅仅是完成浏览的基本需求，并且webapp通常是一个单页面应用，每一个视图通过异步的方式加载，这导致页面初始化和使用过程中会加载越来越多的 JavaScript 代码，这给前端开发的流程和资源组织带来了巨大的挑战。

前端开发和其他开发工作的主要区别，首先是前端是基于多语言、多层次的编码和组织工作，其次前端产品的交付是基于浏览器，这些资源是通过增量加载的方式运行到浏览器端，如何在开发环境组织好这些碎片化的代码和资源，并且保证他们在浏览器端快速、优雅的加载和更新，就需要一个模块化系统，这个理想中的模块化系统是前端工程师多年来一直探索的难题。

定义：

模块通过将代码分割成不同文件和命名空间，为更大规模的程序提供了结构。

模块系统的演进

模块系统主要解决模块的定义、依赖和导出，先来看看已经存在的模块系统。

script标签

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<script src="module1.js"></script>
<script src="module2.js"></script>
<script src="libraryA.js"></script>
<script src="module3.js"></script>

这是最原始的 JavaScript 文件加载方式，如果把每一个文件看做是一个模块，那么他们的接口通常是暴露在全局作用域下，也就是定义在 window 对象中，不同模块的接口调用都是一个作用域中，一些复杂的框架，会使用命名空间的概念来组织这些模块的接口，典型的例子如 YUI 库。

这种原始的加载方式暴露了一些显而易见的弊端：

  • 全局作用域下容易造成变量冲突
  • 文件只能按照 script 的书写顺序进行加载
  • 开发人员必须主观解决模块和代码库的依赖关系
  • 在大型项目中各种资源难以管理，长期积累的问题会导致代码库混乱

CommonJS

服务器端的 Node.js 遵循 CommonJS规范，该规范的核心思想是允许模块通过 require 方法来同步加载所要依赖的其他模块，然后通过 exports 或 module.exports 来导出需要暴露的接口。

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require("module");
require("../file.js");
exports.doStuff = function() {};
module.exports = someValue;

优点：

  • 服务器端模块便于重用
  • NPM 中已经有将近20万个可以使用模块包
  • 简单并容易使用

缺点：

  • 同步的模块加载方式不适合在浏览器环境中，同步意味着阻塞加载，浏览器资源是异步加载的
  • 不能非阻塞的并行加载多个模块

实现：

  • 服务器端的 Node.js
  • Browserify，浏览器端的 CommonJS 实现，可以使用 NPM 的模块，但是编译打包后的文件体积可能很大
  • modules-webmake，类似Browserify，还不如 Browserify 灵活
  • wreq，Browserify 的前身

AMD

Asynchronous Module Definition 规范其实只有一个主要接口 define(id?, dependencies?, factory)，它要在声明模块的时候指定所有的依赖 dependencies，并且还要当做形参传到 factory 中，对于依赖的模块提前执行，依赖前置。

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define("module", ["dep1", "dep2"], function(d1, d2) {
  return someExportedValue;
});
require(["module", "../file"], function(module, file) { /* ... */ });

优点：

  • 适合在浏览器环境中异步加载模块
  • 可以并行加载多个模块

缺点：

  • 提高了开发成本，代码的阅读和书写比较困难，模块定义方式的语义不顺畅
  • 不符合通用的模块化思维方式，是一种妥协的实现

实现：

  • RequireJS
  • curl

CMD

Common Module Definition 规范和 AMD 很相似，尽量保持简单，并与 CommonJS 和 Node.js 的 Modules 规范保持了很大的兼容性。

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define(function(require, exports, module) {
  var $ = require('jquery');
  var Spinning = require('./spinning');
  exports.doSomething = ...
  module.exports = ...
})

优点：

  • 依赖就近，延迟执行
  • 可以很容易在 Node.js 中运行

缺点：

  • 依赖 SPM 打包，模块的加载逻辑偏重

实现：

  • Sea.js
  • coolie

UMD

Universal Module Definition 规范类似于兼容 CommonJS 和 AMD 的语法糖，是模块定义的跨平台解决方案。

ES6 模块

EcmaScript6 标准增加了 JavaScript 语言层面的模块体系定义。ES6 模块的设计思想，是尽量的静态化，使得编译时就能确定模块的依赖关系，以及输入和输出的变量。CommonJS 和 AMD 模块，都只能在运行时确定这些东西。

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import "jquery";
export function doStuff() {}
module "localModule" {}

优点：

  • 容易进行静态分析
  • 面向未来的 EcmaScript 标准

缺点：

  • 原生浏览器端还没有实现该标准
  • 全新的命令字，新版的 Node.js才支持

实现：

  • Babel

前端模块化

前端模块要在客户端中执行，所以他们需要增量加载到浏览器中。

模块的加载和传输，我们首先能想到两种极端的方式，一种是每个模块文件都单独请求，另一种是把所有模块打包成一个文件然后只请求一次。显而易见，每个模块都发起单独的请求造成了请求次数过多，导致应用启动速度慢；一次请求加载所有模块导致流量浪费、初始化过程慢。这两种方式都不是好的解决方案，它们过于简单粗暴。

分块传输，按需进行懒加载，在实际用到某些模块的时候再增量更新，才是较为合理的模块加载方案。

要实现模块的按需加载，就需要一个对整个代码库中的模块进行静态分析、编译打包的过程。